ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΧΗΜΕΙΑΣ‐ΚΟΣΜΗΤΟΛΟΓΙΑ ΕΚΛΟΓΗ ΚΑΙ ΧΡΗΣΗ ΕΠΙΦΑΝΕΙΟΔΡΑΣΤΙΚΩΝ ΟΥΣΙΩΝ. Η χρήση των επιφανειοδραστικών ουσιών είναι απαραίτητη κυρίως στη γαλακτωματοποίηση, όπως είδαμε στην προηγούμενη ενότητα. Για την αποφυγή μεταβολών και αλλοιώσεων όπως ο σχηματισμός κρέμας, η καθίζηση, η αναστροφή των φάσεων του γαλακτώματος και ακόμα η κροκίδωση ή η θραύση του, απαιτείται να επιλεγεί η κατάλληλη επιφανειοδραστική ουσία. Το κυριότερο κριτήριο επιλογής της, για να φτιάξουμε ένα συγκεκριμένο γαλάκτωμα, είναι το πόσο υδρόφιλες ή λιπόφιλες είναι οι ομάδες που περιέχει η ουσία αυτή. Επιπλέον η χρήση των επιφανειοδραστικών ουσιών στην παρασκευή διαφόρων καλλυντικών προϊόντων είναι απαραίτητη και στις παρακάτω περιπτώσεις: α) Απορρύπανση (καθαριστικότητα). Στην περίπτωση αυτή χρειάζονται επιφανειοδραστικά με απορρυπαντικές ιδιότητες. Η απορρύπανση είναι μια πολύπλοκη διαδικασία η οποία περιλαμβάνει τη διαβροχή ενός υποστρώματος (μαλλιά, δέρμα) την γαλακτωματοποίηση και απομάκρυνση λιπαρών ουσιών και τη σταθεροποίηση του σχηματιζόμενου γαλακτώματος. Τέτοια επιφανειοδραστικά που χρησιμοποιούνται κυρίως στα σαμπουάν και καλλυντικά σαπούνια, είναι τα αμίδια των αλκανίων. Επίσης, ένα κοινό συστατικό των σαμπουάν είναι η χημική ουσία SLES, ενώ αμφολυτικά επιφανειοδραστικά περιέχονται σε σαμπουάν με εξειδικευμένη χρήση. β) Δημιουργία αφρού. Εδώ χρησιμοποιούνται ειδικά επιφανειοδραστικά, που έχουν την ιδιότητα να δημιουργούν μεγάλη ποσότητα αφρού. Τέτοια επιφανειοδραστικά είναι το SLES σε συνδυασμό με τα αμίδια των αλκανίων και προστίθενται σε σαμπουάν, αφρόλουτρα κ.ά. Για το δέρμα, το κοινό σαπούνι εξακολουθεί να παραμένει ένα σημαντικό καθαριστικό. Η συνήθεια επιβάλλει την ύπαρξη μίας ικανής ποσότητας αφρού, αν και φαίνεται ότι δεν εξυπηρετεί κάποιο σκοπό. Αντίθετα στο λούσιμο των μαλλιών η ύπαρξη αφρού φαίνεται να παίζει κάποιο ρόλο. γ) Διαβροχή Σε προϊόντα όπου είναι απαραίτητη η καλή επαφή μεταξύ διαλύματος και υποστρώματος είναι επιβεβλημένη η χρήση επιφανειoδραστικών παραγόντων, διαβροχής. Σχεδόν όλα τα επιφανειοδραστικά έχουν διαβροχικές ιδιότητες. Τέτοια υλικά που χρησιμοποιούνται κατά την εφαρμογή βαφών και βοστρυχοποιητικών διαλυμάτων (περμανάντ) στα μαλλιά, είναι σχετικά μικρομοριακά οργανικά άλατα. ΦΙΩΤΑΚΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ Σελίδα 27 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΧΗΜΕΙΑΣ‐ΚΟΣΜΗΤΟΛΟΓΙΑ δ) Διαλυτοποίηση Όταν απαιτείται η προσθήκη μιας αρωματικής ουσίας π.χ. ενός αιθέριου ελαίου σε υδατικό παρασκεύασμα ή ενός αδιάλυτου οργανικού συστατικού σε ένα προϊόν, είναι απαραίτητη η χρήση επιφανειοδραστικού παράγοντα. Οι σάπωνες και τα οργανικά άλατα είναι τα περισσότερο χρησιμοποιούμενα για το σκοπό αυτό. ε) Ειδικές περιπτώσεις Πολλές επιφανειοδραστικές ουσίες, εκτός από τις ιδιότητες που αναφέρθηκαν παραπάνω, έχουν και μερικές άλλες χαρακτηριστικές ιδιότητες. Για παράδειγμα, τα κατιονικά επιφανειοδραστικά έχουν την ιδιότητα να προσροφώνται από τις πρωτεΐνες και γενικά από αρνητικά φορτισμένα υποστρώματα, με αποτέλεσμα την τροποποίηση της επιφάνειας τους. Χρησιμοποιούνται, επομένως, σε πολλά καλλυντικά προϊόντα, με σκοπό π.χ. τη βελτίωση της εμφάνισης και αίσθησης αφής των μαλλιών. Μερικά κατιονικά επίσης, έχουν αντιμικροβιακές ιδιότητες (π.χ. Χλωρεξιδίνη) , γι' αυτό προστίθενται σε σαμπουάν ειδικής χρήσης και σε στοματικά πλύματα. Είναι ευνόητο ότι κατιονικές και ανιονικές ουσίες δεν πρέπει να χρησιμοποιούνται μαζί στην παρασκευή ενός προϊόντος, γιατί σχηματίζονται μεγαλομοριακά και αδιάλυτα άλατα. Επίσης, μερικές φορές κατά τη σύγχρονη χρήση δύο ή περισσοτέρων επιφανειοδραστικών στην παρασκευή καλλυντικών προϊόντων, παρατηρείται αλληλεπίδραση μεταξύ τους, με αποτέλεσμα την αλλοίωση του προϊόντος. Για παράδειγμα, ο αφρός που δημιουργείται από το SLES (στα σαμπουάν) μπορεί να καταστραφεί από συνύπαρξη σαπώνων. Πάντως, πρέπει να αναφερθεί ότι κάθε μια από τις περισσότερες χρησιμοποιούμενες επιφανειοδραστικές ουσίες, έχουν σε μεγαλύτερο ή μικρότερο βαθμό, όλες τις παραπάνω ιδιότητες. Όσον αφορά, τέλος, τον έλεγχο της επίδρασης των επιφανειοδραστικών πάνω στην καλή συμπεριφορά ενός καλλυντικού προϊόντος αυτός πρέπει να γίνεται όχι μόνο κάτω από εργαστηριακές συνθήκες αλλά και κάτω από πραγματικές συνθήκες χρήσης τους. ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΟΔΡΑΣΤΙΚΩΝ. Επειδή τα επιφανειοδραστικά, όπως αναφέρθηκε παραπάνω, τροποποιούν τις ιδιότητες των επιφανειών στις οποίες προσροφώνται, είναι φυσικό να έχουν βιολογικές επιδράσεις. Γι 'αυτό όλα τα καλλυντικά προϊόντα που περιέχουν επιφανειοδραστικούς παράγοντες πρέπει να ελέγχονται αυστηρά για να διαπιστώνεται εάν αυτές οι επιδράσεις είναι ή όχι επιβλαβείς για όσους τα χρησιμοποιούν. Δερματολογικές επιδράσεις: Τα επιφανειοδραστικά, όπως αναφέρθηκε παραπάνω, υγραίνουν το δέρμα και απομακρύνουν, μετά από γαλακτωματοποίηση, τις λιπαρές ουσίες από την επιφάνειά του. Σε περίπτωση όμως, λανθασμένης χρήσης προϊόντων που περιέχουν τέτοιου είδους επιφανειοδραστικά (κυρίως θειικά παράγωγα με 12 άτομα άνθρακα) μπορεί να προκληθεί ξηρότητα ακόμη και λύση συνέχειας του δέρματος. Τα ΦΙΩΤΑΚΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ Σελίδα 28 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΧΗΜΕΙΑΣ‐ΚΟΣΜΗΤΟΛΟΓΙΑ συμπτώματα αυτά αντιμετωπίζονται με σύγχρονη προσθήκη σε αυτά τα προϊόντα άλλων ουσιών όπως είναι τα αιθυλενοξειδικά παράγωγα. Επειδή τα κατιονικά επιφανειοδραστικά προσροφώνται ισχυρά στις επιφάνειες των πρωτεϊνών, πρέπει να λαμβάνεται μέριμνα ώστε προϊόντα με κατιονικές ουσίες, να μην έρχονται σε επαφή με το στόμα ή τα μάτια. Βιοαποδόμηση Biodegradation): Η υπερκατανάλωση συνθετικών απορρυπαντικών που τα τελευταία χρόνια έχουν αντικαταστήσει στο μεγαλύτερο ποσοστό τα κοινά σαπούνια, δηµιούργησε πρόβληµα στα αποχετευτικά δίκτυα, εξαιτίας του γεγονότος ότι μερικά συνθετικά απορρυπαντικά δεν αποδοµούνται από τα βακτηρίδια των αποχετεύσεων. Αν και η χρήση επιφανειοδραστικών παραγόντων στα καλλυντικά είναι πολύ μικρότερη συγκριτικά, µε αυτή των απορρυπαντικών οικιακής κατανάλωσης, εν τούτοις κρίνεται φρόνιμο να χρησιμοποιούνται στα καλλυντικά, µόνο βιοαποδοµούµενα επιφανειοδραστικά, πράγμα που σε μερικά κράτη είναι υποχρεωτικό. Για παράδειγμα οι διακλαδισμένες αλυσίδες των αλκυλο‐αρυλο‐ σουλφονικών παραγώγων δεν είναι βιοαποδοµούµενες, ενώ το αντίθετο συμβαίνει µε τις ευθείες αλυσίδες αυτών. Επίσης όλοι οι κοινοί σάπωνες και τα αλκυλοθειικά επιφανειοδραστικά βιοαποδοµούνται. Τοξικολογικές επιδράσεις: Αν και τα επιφανειοδραστικά δεν είναι ουσίες µε μεγάλη τοξικότητα, και μάλιστα όταν αυτά χρησιμοποιούνται σε προϊόντα εξωτερικής χρήσης, (όπως είναι τα καλλυντικά), ωστόσο, είναι αναγκαίο να ελέγχεται η τοξικότητα των καλλυντικών προϊόντων που τα περιέχουν, γιατί μπορεί τυχαία, να καταπωθούν κατά τη χρήση τους (π.χ. οδοντόπαστες και στοματικά διαλύματα). Ωστόσο, τα κατιονικά παράγωγα είναι 10‐16 φορές, περίπου, πιο τοξικά σε σχέση με τα ανιονικά και τα μη ιονικά επιφανειοδραστικά. Γενικά όμως θεωρούνται ασφαλή από τοξικολογικής άποψης. Στα οικολογικά καθαριστικά αποφεύγεται η χρήση μη αποδομήσιμων κατιονικών τασιενεργών (επιφανειοδραστικών) ουσιών ΦΙΩΤΑΚΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ Σελίδα 29 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΧΗΜΕΙΑΣ‐ΚΟΣΜΗΤΟΛΟΓΙΑ ΤΥΠΟΙ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ Τα γαλακτώματα είναι συστήματα αποτελούμενα από δύο φάσεις, την υδατική και την ελαιώδη (λιπαρή), όπου η µια είναι διασπαρμένη μέσα στην άλλη υπό μορφή μικρών σταγονιδίων. Τα γαλακτώματα είναι προϊόντα που το ιξώδες τους έχει τέτοια τιμή ώστε να ρέουν σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. Διακρίνονται, όπως και οι κρέμες, σε παρασκευάσματα του τύπου λάδι σε νερό (O/W) ή νερό σε λάδι (W/O) ανάλογα ποια φάση είναι εσωτερική (διασπαρμένη) και ποια εξωτερική (μέσο διασποράς). Ο παρονομαστής υποδηλώνει πάντα την εξωτερική φάση (W,O: αρχικά από τα αγγλικές λέξεις Water, Oil). Η διαφορά μεταξύ ενός γαλακτώματος και μιας κρέμας είναι οι εξής: • Το γαλάκτωμα έχει πιο ελαφριά υφή και μικρότερη τιμή ιξώδους. • Έχει συνήθως λιγότερα λιπαρά. • Τα γαλακτώματα είναι κυρίως προϊόντα καθαρισμού προσώπου. Στα πολυφασικά γαλακτώματα η διασπαρμένη φάση αποτελείται. από ένα γαλάκτωμα, δηλαδή μπορεί να έχουμε γαλακτώματα του τύπου O/W/Ο ή W/O/W. Τα γαλακτώματα κατά κανόνα είναι συστήματα πολυδιασποράς, όπου η διασπαρμένη φάση παρουσιάζει ποικίλο βαθμό διαίρεσης. Τα σταγονίδια της εσωτερικής φάσης είναι διαφόρου μεγέθους, αλλά σφαιρικού σχήματος. Υπάρχουν γαλακτώματα στα οποία η διασπαρμένη φάση βρίσκεται σε μικρή ποσότητα, π.χ. 20% του όγκου του γαλακτώματος (πολύ ρευστά γαλακτώματα), και άλλα όπου η διασπαρμένη φάση βρίσκεται σε πολύ μεγάλη ποσότητα, π.χ. 60% του όγκου του γαλακτώματος (πολύ σφικτά γαλακτώματα). Υπάρχουν γαλακτώματα στα οποία η διασπαρμένη φάση φθάνει το 95% του όγκου του γαλακτώματος. Σ' αυτές τις περιπτώσεις η διασπείρουσα φάση αποτελεί µια εξωτερική μεμβράνη της διασπαρμένης φάσης. Κατά κανόνα, αυξάνοντας το ποσοστό της διασπαρμένης φάσης αυξάνουμε το ιξώδες του γαλακτώματος. ΣΥΝΘΕΣΗ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΟΣ Α. Λιπαρή Φάση 1. Βάση προϊόντος (λιπαρά συστατικά) Β. Υδατική Φάση 1. Νερό 1. Δραστικά συστατικά 2. Υγροσκοπικές ουσίες 2. Έλαιο αρωματισμού 3. Υδατοδιαλυτά συστατικά 3. Χρωστικές ουσίες 2. Γαλακτωµατοποιητής 3. Λιποδιαλυτά συστατικά 4. Συντηρητικά 4. Συντηρητικά 5. Αυξητικά ιξώδους 5. Αντιοξειδωτικά 6. Ρυθμιστές pΗ 6. Ρυθμιστές ιξώδους ΦΙΩΤΑΚΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ Γ. Λοιπά Συστατικά Σελίδα 30 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΧΗΜΕΙΑΣ‐ΚΟΣΜΗΤΟΛΟΓΙΑ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΤΥΠΟΥ ΤΩΝ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ Για την ταξινόμηση του τύπου των γαλακτωμάτων σε O/W ή W/O χρησιμοποιούνται διάφορες μέθοδοι: Α. Η Μικροσκοπική: Χρωματίζουμε την υδατική φάση ενός γαλακτώματος µε µια υδατοδιαλυτή χρωστική ουσία ή τη λιπαρή φάση µε µια λιποδιαλυτή χρωστική ουσία και έπειτα παρατηρούμε στο μικροσκόπιο ποια φάση είναι η εξωτερική. Η μέθοδος αυτή είναι επιστημονική, ακριβής αλλά όχι ταχεία και εύχρηστη. Έχει τη δυνατότητα μέτρησης του μεγέθους των σωματιδίων του συστήματος καθώς και της ομοιογένειας του προϊόντος. Γαλάκτωμα Ο/W Γαλάκτωμα W/O Β. Οι Μακροσκοπικές: 1. Αν ρίξουμε µια σταγόνα γαλάκτωμα στο νερό και διαλυθεί. τότε έχουμε γαλάκτωμα O/W, εάν δεν διαλυθεί, τότε έχουμε γαλάκτωμα W/O. 2. Αν το γαλάκτωμα απομακρυνθεί εύκολα από το δέρμα µε νερό, τότε έχουμε γαλάκτωμα O/W. 3. Η μέθοδος της αραίωσης κατά την οποία µε την προσθήκη νερού ή ελαίου παρατηρούμε αν αραιώνεται ο όγκος του προϊόντος χωρίς να ανατραπεί το σύστημα. Δηλαδή, αν αραιώνεται µε λάδι, τότε ο τύπος του γαλακτώματος είναι W/O. Αν το γαλάκτωμα αραιώνεται εύκολα µε νερό, τότε έχουμε γαλάκτωμα O/W. 4. Η μέθοδος των χρωστικών που χρησιμοποιεί διάφορες λιποδιαλυτές ή υδατοδιαλυτές χρωστικές ουσίες (δείκτες) για τον εντοπισμό της εξωτερικής φάσης, δηλαδή ανάλογα µε την ανάπτυξη χρώσης της υδατοδιαλυτής ή λιποδιαλυτής ένωσης. Έτσι, αν η εξωτερική φάση π.χ. είναι υδατική, τότε ο τύπος του γαλακτώματος είναι O/W. Χρωματίζοντας π.χ. µε την ερυθρή χρωστική Σουδάν ΙΙΙ: η χρωστική αυτή διαλύεται µόνο στη λιπαρή φάση. ΦΙΩΤΑΚΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ Σελίδα 31 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΧΗΜΕΙΑΣ‐ΚΟΣΜΗΤΟΛΟΓΙΑ 5. Η αγωγιμομετρική μέθοδος που χρησιμοποιεί αγωγιμόμετρο, οπότε τα µεν γαλακτώματα του τύπου O/W παρέχουν αγωγιμότητα, γιατί η εξωτερική φάση (υδατική) φέρει φορτία θετικά και αρνητικά, ενώ του τύπου W/O δεν παρέχουν ή παρέχουν μικρή τιμή αγωγιμότητας, λόγω απουσίας φορτίων (ιόντων) στην εξωτερική φάση η οποία είναι λιπαρή. Η μέθοδος αυτή εφαρμόζεται επίσης, μετρώντας τη μεταβολή της αγωγιμότητας του γαλακτώματος µε την προσθήκη μικρής ποσότητας NaCl: εάν έχουμε αύξηση της αγωγιμότητας, τότε έχουμε γαλάκτωμα O/W. ΒΑΣΙΚΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ΣΤΗ ΧΡΗΣΗ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΟΠΟΙΗΤΩΝ 1. Η διαλυτότητα του γαλακτωματοποιητή καθορίζει συνήθως τον τύπο του σχηματιζόμενου γαλακτώματος. Αν το υδρόφιλό του διαλύεται στο νερό περισσότερο απ' ό,τι το λιπόφιλο στο λάδι, τότε τα σταγονίδια του λαδιού θα περιβληθούν από ένα υμένιο γαλακτωματοποιητή, οπότε σχηματίζεται γαλάκτωμα του τύπου O/W. Αν, αντίθετα, το λιπόφιλό του διαλύεται στο λάδι περισσότερο από ό,τι το υδρόφιλο στο νερό, τότε τα σταγονίδια του νερού θα περιβληθούν από ένα υμένα γαλακτωµατοποιητή, οπότε σχηματίζεται γαλάκτωμα τύπου W/O. 2. Η ικανότητα καθαρισμού του γαλακτώματος αυξάνει αν αντικατασταθεί μέρος του φυτικού ελαίου µε ορυκτέλαια (παραφινέλαιο, βαζελίνη) ή αν αυξηθεί η περιεκτικότητα των γαλακτωµατοποιητών. 3. Η αύξηση της θερμοκρασίας (εάν το επιτρέπουν οι πρώτες ύλες) επηρεάζει θετικά τη γαλακτωματοποίηση. Η υδατική φάση πρέπει να έχει μεγαλύτερη θερμοκρασία από τη λιπαρή φάση. 4. Η αύξηση του ιξώδους γίνεται: • Σε γαλακτώματα W/O µε κηρό μελισσών, παραφίνη, βαζελίνη. • Σε γαλακτώματα O/W µε G.M.S., λιπαρές αλκοόλες, κήτειο στέαρ. ΦΙΩΤΑΚΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ Σελίδα 32 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΧΗΜΕΙΑΣ‐ΚΟΣΜΗΤΟΛΟΓΙΑ ΥΔΡΟΦΙΛΙΚΗ – ΛΙΠΟΦΙΛΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ Ο κύριος παράγοντας για τον προσανατολισμό αλλά και για τον τρόπο διασποράς των δύο φάσεων στο γαλάκτωμα είναι ο γαλακτωματοποιητής. Οι επιφανειοδραστικές ουσίες δρώντας ως γαλακτωματοποιητές είναι αυτές που καθορίζουν τον τύπο του γαλακτώματος (o/w λάδι σε νερό ή w/o νερό σε λάδι) που σχηματίζεται. Ο κανόνας του Bancroft προβλέπει ότι σε δύο υγρές φάσεις μη αναμειγνυόμενες μεταξύ τους, η εξωτερική φάση (το μέσο διασποράς) του γαλακτώματος θα σχηματισθεί από εκείνη τη φάση στην οποία διαλύεται ο γαλακτωματοποιητής ή σε εκείνη που διαλύεται καλύτερα π.χ. αν αυτός είναι περισσότερο υδρόφιλος, σχηματίζει γαλάκτωμα τύπου o/w λάδι σε νερό ενώ αν είναι λιπόφιλος (μη πολικός), τύπου w/o νερό σε λάδι.. Σε ένα σύστημα γαλακτώματος συνυπάρχουν λιπόφιλες και υδρόφιλες ομάδες (λιποδιαλυτές και υδατοδιαλυτές ουσίες). Π.χ. η τριαιθανολαμίνη, η γλυκερίνη, οι γλυκόλες, τα συντηρητικά, είναι υδατοδιαλυτές ουσίες, ενώ οι λιπαρές αλκοόλες, το παραφινέλαιο, η λανολίνη, τα λιπαρά οξέα είναι λιποδιαλυτές ουσίες. Υδρόφιλη λιποφιλική ισορροπία (Hydrophilic ‐ Lipophilic ‐ Balance HLB) είναι ο αριθµός που εκφράζει τη σχέση που υπάρχει μεταξύ του υδρόφιλου και του λιπόφιλου τµήµατος του µορίου μιας επιφανειοδραστικής ουσίας. Η τιμή αυτή εκφράζεται σε μία αυθαίρετη κλίμακα από το 1‐20. Κάθε επιφανειοδραστική ουσία έχει µια τιμή HLB μεταξύ 1 και 20, τιμή που υπολογίζεται µε βάση τη σχέση μεταξύ του υδρόφιλου και του λιπόφιλου τμήματος του µορίου και είναι το % βάρος της υδρόφιλης ομάδας διαιρεμένο δια 5. Μια επιφανειοδραστική ουσία 100% υδρόφιλη εκφράζεται με την τιμή HLB: 20, ενώ μια άλλη 100% λιπόφιλη με την τιμή HLB: 0. Ένας γαλακτωματοποιητής που έχει λιπόφιλο χαρακτήρα έχει χαμηλή τιμή HLB, ενώ ένας που έχει υδρόφιλο χαρακτήρα χαρακτηρίζεται από μια υψηλή τιμή HLB. Η τιμή HLB είναι χρήσιμη για την επιλογή του κατάλληλου γαλακτωματοποιητή. Πειραματικά έχει αποδειχτεί ότι η παρασκευή σταθερών γαλακτωμάτων τύπου w/o, είναι δυνατή όταν ο γαλακτωματοποιητής έχει τιμή HLB μεταξύ 3 και 6 και γαλακτωμάτων τύπου o/w όταν η τιμή HLB είναι μεταξύ 8 και 18. Η τιμή ΗLΒ μιας επιφανειοδραστικής ουσίας καθορίζει και την καταλληλότητά της για συγκεκριμένη χρήση. Μπορούμε να πούμε, όχι όμως απόλυτα, ότι οι γαλακτωματοποιητές ταξινομούνται σε: • • • • Ουσίες με τιμή HLB μεταξύ 2‐6 χρησιμοποιούνται για παρασκευή γαλακτωμάτων του τύπου w/o. Ουσίες που έχουν τιμή HLB μεταξύ 7‐9 χρησιμοποιούνται για διαβροχή των υλικών. Ουσίες που έχουν τιμή HLB μεταξύ 13‐15 χρησιμοποιούνται για απορρυπαντικά. Ουσίες με τιμή HLB από 15 έως 20 προστίθενται σε διαλύματά τους για να αυξήσουν τη διαλυτοποίηση των δυσδιάλυτων υλικών. ΦΙΩΤΑΚΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ Σελίδα 33 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΧΗΜΕΙΑΣ‐ΚΟΣΜΗΤΟΛΟΓΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΤΗΣ HLB ΠΡΟΙΟΝΤΟΣ ΠΟΥ ΠΕΡΙΕΧΕΙ ΜΙΓΜΑ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΟΠΟΙΗΤΩΝ Οι τιμές HLB μπορούν να προστεθούν αλγεβρικά και να δώσουν τη δυνατότητα να παρασκευασθούν μίγματα γαλακτωματοποιητών µε ενδιάμεσες επιθυμητές τιμές HLB. Έστω α g γαλακτωματοποιητή Α με HLB x Έστω β g γαλακτωματοποιητή Β με HLB ψ HLB μίγματος = α∙x+β∙ψ α+β Οι τιμές HLB μπορούν να προστεθούν αλγεβρικά και να δώσουν τη δυνατότητα να παρασκευασθούν μίγματα από γαλακτωματοποιητές µε ενδιάμεσες επιθυμητές τιμές HLB. Παράδειγμα: Αν 3 μέρη, π.χ. του γαλακτωματοποιητή «Α» που έχει μία HLB 8 αναμειγνύονται με 1 μέρος γαλακτωματοποιητή «Β» που έχει μία HLB 16, το τελικό HLB του μίγματος που προκύπτει θα είναι το άθροισμα των 3/4 του «Α»=8 και 1/4 του «Β» = 16, δηλαδή (3/4 × 8) + (1/4 × 16) = 6+4 = 10. Δηλαδή HLB=10. Πρόβλημα: Να βρεθεί η τιμή HLB μίγματος γαλακτωματοποιητών που αποτελείται από 35% SPAN‐60 (HLB=4,7) και 65% ΤWEEN‐60 (HLB=14,9) Λύση: α∙x+β∙ψ 35∙4,7+65∙14,9 HLB μίγματος = = = 11,33 α+β 100 ΠΙΝΑΚΑΣ Ι. Απαιτούμενες τιμές HLB για τη γαλακτωματοποίηση μερικών ελαιωδών ή λιπαρών ουσιών. ΦΙΩΤΑΚΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ Σελίδα 34 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΧΗΜΕΙΑΣ‐ΚΟΣΜΗΤΟΛΟΓΙΑ ΠΙΝΑΚΑΣ ΙΙ. Συχνά χρησιμοποιούμενοι γαλακτωματοποιητές και τιμές HLB αυτών ΕΙΚΟΝΑ Ι: Ανάλογα με τον επιθυμητό τύπο του γαλακτώματος, χρησιμοποιείται και ο κατάλληλος γαλακτωματοποιητής ΦΙΩΤΑΚΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ Σελίδα 35 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΧΗΜΕΙΑΣ‐ΚΟΣΜΗΤΟΛΟΓΙΑ ΔΙΥΓΡΑΝΤΙΚΕΣ ΟΥΣΙΕΣ Οι διυγραντικές ουσίες είναι υγροσκοπικές ενώσεις, που έχουν την ιδιότητα να απορροφούν νερό από την υγρή ατμόσφαιρα μέχρι να επιτευχθεί ένας ορισμένος βαθμός ενυδάτωσης τους. Η υδάτωση αυτή εξαρτάται από τις χαρακτηριστικές ιδιότητες του διυγραντικού που χρησιμοποιείται και από τη σχετική υγρασία του περιβάλλοντος αέρα. Κατ' ανάλογο τρόπο εξηγείται το γεγονός ότι οι διυγραντικές ουσίες που βρίσκονται σε ενυδατωμένη μορφή (π.χ. σε διάλυμα ή άλλο καλλυντικό προϊόν), μπορούν να ελαττώσουν το ρυθμό απώλειας νερού της μορφής αυτής προς τον αέρα μέχρις ότου επέλθει ισορροπία. Τα διυγραντικά προστίθενται, κυρίως σε καλλυντικές κρέμες και γαλακτώματα, τύπου o/w, για να περιορίσουν τη ξήρανσή τους κατά την έκθεση στον αέρα. Επιπλέον, οι υγρoσκοπικές ιδιότητες του στρώματος που δημιουργεί το διυγραντικό και το οποίο παραμένει στο δέρμα κατά τη χρήση του προϊόντες, βελτιώνει την υφή και την εμφάνιση του δέρματος. Η ξήρανση ενός καλλυντικού προϊόντος μπορεί να συμβεί σε οποιαδήποτε χρονική περίοδο, από τη στιγμή της παρασκευής μέχρι να χρησιμοποιηθεί από τον καταναλωτή. Ο βαθμός της ξήρανσης εξαρτάται από διάφορους παράγοντες όπως είναι η θερμοκρασία και η σχετική υγρασία του περιβάλλοντος αέρα, καθώς επίσης ο χρόνος και η έκταση της επιφάνειας επαφής με τον αέρα. Για την προφύλαξη, επομένως, ενός καλλυντικού προϊόντος (γαλακτώματος, κρέμας, πάστας κ.λπ.) από την ξήρανση και το σχηματισμό "κρούστας", θα πρέπει να τοποθετείται σε συσκευασία που να κλείνει αεροστεγώς και να γεμίζει όσο είναι δυνατό περισσότερο, ώστε να περιορίζεται ο κενός χώρος (η υπερκείμενη ποσότητα αέρα) και τέλος να φυλάσσεται σε μέρος δροσερό. Σε τέτοιες συνθήκες, το διυγραντικό δεν είναι απόλυτα απαραίτητο. Στην περίπτωση γαλακτωμάτων, ο ρυθμός απώλειας νερού εξαρτάται από τον τύπο τους. Πράγματι, γαλακτώματα ή αλοιφές τύπου w/o, χάνουν νερό σε βραδύ ρυθμό, σε αντίθεση με γαλακτώματα ή κρέμες του τύπου o/w. Αυτό συμβαίνει γιατί στην πρώτη περίπτωση το νερό σαν εσωτερική φάση, αφενός μεν βρίσκεται σε μικρότερη συνήθως περιεκτικότητα, αφετέρου δε, τα σταγονίδιά του περιβάλλονται από τη συνεχή ελαιώδη φάση. Το αντίθετο όμως γίνεται στη δεύτερη περίπτωση. ΕΙΔΗ ΔΙΥΓΡΑΝΤΙΚΩΝ ΟΥΣΙΩΝ. Τα διυγραντικά κατατάσσονται σε τρεις μεγάλες κατηγόριες: τα ανόργανα, τα μεταλλο‐ οργανικά και τα οργανικά. α) Ανόργανες διυγραντικές ουσίες Σαν τέτοια ουσία, το χλωριούχο ασβέστιο αποτελεί παράδειγμα, το όποιο όμως βρίσκει περιορισμένη εφαρμογή στα καλλυντικά προϊόντα. ΦΙΩΤΑΚΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ Σελίδα 36 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΧΗΜΕΙΑΣ‐ΚΟΣΜΗΤΟΛΟΓΙΑ β) Mεταλλo‐oργανικές διυγραντικές ουσίες. Το κυριότερο διυγραντικό στην κατηγόρια αυτή, είναι το γαλακτικό νάτριο, του οποίου η διυγραντική ικανότητα είναι μεγαλύτερη, ακόμη και της γλυκερίνης. Ωστόσο δεν χρησιμοποιείται ευρέως στην τεχνολογία των καλλυντικών, γιατί παρουσιάζει ορισμένα μειονεκτήματα. Ειδικότερα, έχει διαβρωτικές ιδιότητες και είναι ασύμβατο με ορισμένες πρώτες ύλες που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή καλλυντικών προϊόντων. Χρησιμοποιείται, ωστόσο σε δερματικές κρέμες με το σκεπτικό ότι τα γαλακτικά παράγωγα είναι φυσιολογικά συστατικά του σώματος και έτσι, στην περίπτωση αυτή δεν υπάρχει κίνδυνος να εκδηλωθούν τοξικές αντιδράσεις. γ) Οργανικές διυγραντικές ουσίες. Είναι τα διυγραντικά που χρησιμοποιούνται περισσότερο στην παρασκευή καλλυντικών προϊόντων. Οι πιο συνηθισμένες διυγραντικές ουσίες είναι η γλυκερίνη, η σορβιτόλη, η αιθυλενογλυκόλη, η προπυλενογλυκόλη και οι πολυοξυαιθυλενογλυκόλες (P.E.G). ΕΙΚΟΝΑ ΙΙ: Συστατικά σε λοσιόν καθαρισμού Η ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΩΝ ΔΙΥΓΡΑΝΤΙΚΩΝ ΣΤΗ ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΚΡΕΜΩΝ ΚΑΙ ΓΑΛΑΚΤΩΜΑΤΩΝ Σε αλοιφές ή γαλακτώματα τύπου w/o, επειδή τα σταγονίδια νερού περιβάλλονται από την ελαιώδη φάση, η απώλεια νερού δεν είναι τόσο μεγάλη όσο στις κρέμες τύπου o/w. Ωστόσο η προσθήκη 8% διυγραντικού στην υδατική φάση, πιστεύεται ότι ελαττώνει την απώλεια νερού και στην περίπτωση αυτή. Έχει αποδειχθεί ότι ένα διυγραντικό για καλλυντικά προϊόντα (τύπου w/o), πρέπει να επιλέγεται για τις επιθυμητές του ιδιότητες, όταν παραμένει στο δέρμα, παρά για την μείωση της απώλειας νερού από το προϊόν. Σε σειρά πειραμάτων επίσης, παρατηρήθηκε ότι γαλακτώματα τύπου w/o που περιείχαν προπυλενογλυκόλη, είχαν μεγαλύτερη σταθερότητα, από το δείγμα ελέγχου, ενώ αυτά που περιείχαν γλυκερίνη παρουσίασαν διαχωρισμό των φάσεων. Αντίθετα σε γαλακτώματα τύπου o/w, αυτά που περιείχαν γλυκερίνη καθώς και το δείγμα ελέγχου, έρρεαν με μεγάλη ευκολία, ενώ αυτά που περιείχαν προπυλενογλυκόλη και σορβιτόλη, μετά από την φύλαξη τους δεν έρρεαν. Έτσι λοιπόν, η γλυκερίνη φαίνεται ότι ευνοεί το σχηματισμό γαλακτωμάτων, τύπου o/w, ενώ η προπυλενογλυκόλη τύπου w/o. Η μη σωστή χρήση τους οδηγεί σε αστάθεια του γαλακτώματος. Η σταθερότητα του γαλακτώματος επηρεάζεται, επίσης, από το ιξώδες και το χημικό τύπο του διυγραντικού. Τα τρία διυγραντικά που χρησιμοποιούνται ευρέως στην τεχνολογία των καλλυντικών, δηλαδή η γλυκερίνη, η σορβιτόλη και η προπυπυλενoγλυκόλη, είναι ουσίες μη τοξικές και αβλαβείς για το δέρμα. Η αιθυλενογλυκόλη και η διαιθυλενογλυκόλη θεωρούνται τοξικές ουσίες, γιατί μπορεί να μετατραπούν σε οξαλικό οξύ, το οποίο μετά από απορρόφηση από το δέρμα μπορεί να οδηγήσει σε νεφρολιθίαση ΦΙΩΤΑΚΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ Σελίδα 37